NB-IoT frente a LTE-M: ¿cuáles son las diferencias?

Red de área extensa de bajo consumo (LPWAN) es un área emergente en la realización de aplicaciones masivas de Internet de las Cosas (IoT). LTE-M y NB-IoT son las tecnologías LPWAN basadas en celulares más populares del mercado para realizar Aplicaciones LPWAN. En este artículo, presentaremos brevemente tanto NB-IoT como LTE-M y sus principales diferencias para tomar una decisión de diseño para su solución LPWAN. 

¿Qué es NB-IoT? 

Se trata de una tecnología LPWAN que permite un ancho de banda limitado, desarrollada por 3GPP para la communicación inalámbrica celular y permitir aplicaciones IoT masivas a través de una red de área extensa. Es uno de los tres principales estándares 3GPP introducidos para ayudar a realizar aplicaciones IoT masivas. Está orientado a redes de bajo consumo y cobertura profunda de hasta 20 km de alcance. También está optimizado para una mejor latencia que alcanza hasta 10 segundos. Aunque NB-IoT opera en el espectro de frecuencias autorizadoestá optimizado para minimizar las interferencias y permitir dispositivos IoT masivos de bajo rendimiento. Encontrará más detalles en nuestro artículo anterior sobre Qué es NB-IoT? 

¿Qué es LTE-M? 

Como ya se ha mencionado, tanto LTE-M como NB-IoT son tecnologías LPWAN basadas en celulares introducidas por el 3GPP. LTE-M o evolución a largo plazo para máquinas puede considerarse una extensión de 4G-LTE introducido para realizar Máquina a máquina (M2M) y aplicaciones IoT masivas. Al igual que NB-IoT, LTE-M tiene como objetivo transmitir pequeños fragmentos de datos que requieren un gran ancho de banda a través de Internet desde dispositivos finales con recursos. A diferencia de NB-IoT, que está limitado por un alcance de 20 km, LTE-M puede manejar una larga distancia limitada por la cobertura ofrecida por la red 4G-LTE. Además, puedes obtener más información sobre LTE-M en nuestro artículo anterior, qué es LTE-M? 

Diferencias entre NB-IoT y LTE-M 

Ahora que ya conocemos NB-IoT y LTE-M, podemos repasar brevemente algunas de las principales diferencias entre NB-IoT y LTE-M. 

LTE-M fue lanzado en la versión 13 por 3GPP en 2016 y estaba dirigido a la communicación de máquina a máquina. También se conoce como protocolo Cat-M. Aunque NB-IoT también se introdujo en la misma versión, se amplió y formuló en las versiones 14 y 15. Por este motivo, también se conoce como NB-IoT. Por este motivo, también se conoce como protocolo Cat-M2. La principal razón de la introducción de NB-IoT fue la incapacidad de LTE-M para satisfacer los requisitos de LPWAN. 

Otra diferencia importante radica en el ancho de banda asignado para la transmisión de datos en ambas tecnologías. NB-IoT asigna solo un estrecho ancho de banda para la transmisión de datos, para dispositivos de bajo rendimiento latente. En comparación, LTE-M asigna un gran ancho de banda para la transmisión de datos para dispositivos de baja latencia. 

La arquitectura en la que se basa LTE-M está fuertemente basada en tecnologías celulares anteriores basadas en IP, como 4G-LTE. Sin embargo, NB-IoT se basa en Evolved Packet System (EPS) y está optimizada para permitir aplicaciones IoT celulares. Además, los dispositivos conectados a LTE-M solo pueden desplegarse en banda, lo que significa que estos dispositivos solo son capaces de utilizar bloques de recursos dentro de una portadora LTE normal. En cambio, NB-IoT puede utilizar bloques de recursos no utilizados dentro de la banda de guarda de las operadoras LTE o de operadoras independientes para el despliegue de dispositivos. Esto aumenta teóricamente el número de dispositivos que pueden conectarse a una red determinada hasta 200.000 dispositivos por celda. 

Tanto LTE-M como NB-IoT admiten eDRX (recepción discontinua ampliada) y PSM (modo de ahorro de energía), que ayudan a prolongar la duración de la batería de los dispositivos conectados. Por lo tanto, es difícil elegir entre NB-IoT y LTE-M cuando se trata de tecnología de consumo eficiente de energía. Sin embargo, varios ensayos de campo sugieren que LTE-M es eficiente energéticamente para un rango de funcionamiento normal, y NB-IoT es más eficiente energéticamente para un rango de funcionamiento más largo con multitud de interferencias y penetración en el entorno. Asimismo, cabe señalar que LTE-M es ideal para grandes transmisiones de datos que requieren una capacidad de baja potencia. 

Otra métrica importante a la hora de comparar tecnologías LPWAN celulares es la movilidad. Es la capacidad de la red para atender a dispositivos móviles que se mueven a diferentes velocidades y direcciones. NB-IoT no admite handover, por lo que es imposible que los dispositivos conecten estaciones base en movimiento. En cambio, LTE-M, que se construye sobre 4G-LTE, es capaz de gestionar el traspaso de células y el traspaso dentro del vehículo. Por lo tanto, LTE-M es el más adecuado para aplicaciones que requieren un alto grado de movilidad y NB-IoT tiene una capacidad limitada para manejar sólo dispositivos finales estacionarios. Esta función de traspaso también hace que LTE-M sea la mejor para gestionar actualizaciones de firmware y software, ya que los dispositivos pueden conectarse a la red a pesar de la ubicación y el movimiento. 

Si consideramos la velocidad de datos de LTE-M y NB-IoT, LTE-M tiene velocidades de datos superiores. Para el enlace descendente, LTE-M puede ofrecer velocidades de datos de hasta 1 Mbits/s y NB-IoT de hasta 26 kbits/s. Mientras que, para la transmisión de datos de enlace ascendente, LTE-M puede ofrecer velocidades de datos de hasta 1 Mbits/s y NB-IoT velocidades de datos de hasta 66 kbits/s. En el caso de las velocidades de datos, LTE-M puede ofrecer grandes velocidades y es una opción especialmente buena para aplicaciones con gran demanda de datos. 

La disponibilidad global es un factor crítico en el despliegue de aplicaciones IoT. LTE-M, que se basa en la infraestructura 4G-LTE actual, está disponible a escala mundial y puede desplegarse fácilmente. Sin embargo, NB-IoT solo es compatible con un número seleccionado de infraestructuras celulares.  

La característica más interesante de LTE-M es la capacidad de gestionar mensajes de voz y mantener la capacidad eSIM. Esto permite al usuario desplegar aplicaciones IoT específicas que requieren soporte de voz a larga distancia. 

Ventajas y desventajas de NB-IoT y LTE-M 

Ahora que ya conocemos las diferencias entre NB-IoT y LTE-M, vamos a investigar algunas de las ventajas y desventajas de estas tecnologías LPWAN basadas en telefonía móvil. Más concretamente, analizaremos las principales ventajas de cada tecnología, destacando así una sobre la otra. 

Principales ventajas de NB-IoT 

• Bajo consumo, ideal para aplicaciones que requieren un alto grado de penetración 
• Mayor radio de acción 
• Bajo coste de implantación 
• Utiliza modulación DSSS y es fácil de implantar, ya que se basa en el acceso múltiple por división en frecuencia de una sola portadora. 
• Mayor duración de la batería 
• Funcionamiento basado en mensajes 
• Admite muchos dispositivos 

Principales inconvenientes de NB-IoT

• No se puede gestionar el traspaso de células 
• Baja velocidad de datos 
• No puede gestionar mensajes de voz 

Principales ventajas de LTE-M 

• El alcance sólo está limitado por el radio de acción de la red 4G-LTE existente 
• Alta velocidad de datos 
• Ideal para la transmisión de grandes volúmenes de datos 
• Puede gestionar el traspaso de células y es ideal para aplicaciones que requieren movilidad 
• Funcionamiento basado en IP 
• Admite mensajes de voz 

Principales inconvenientes de LTE-M

• No admite muchos dispositivos, ya que sólo se asignan bloques de recursos dentro de la banda. 
• Alto coste del dispositivo en comparación con NB-IoT 

Aplicaciones de NB-IoT y LTE-M 

Clasifiquemos ahora algunas de las aplicaciones masivas de IoT según la opción más preferida entre NB-IoT y LTE-M. Idealmente, para aplicaciones que requieren altas velocidades de datos y gran movilidad, LTE-M es la opción ideal. Por el contrario, NB-IoT es ideal para aplicaciones que requieren una alta penetración y aplicaciones estacionarias. 

Aplicaciones de NB-IoT 

• Medición inteligente y aplicaciones de medición eléctrica 
• Aplicaciones de gestión de residuos 
• Aplicaciones agrícolas inteligentes 
• Automatización del alumbrado público 
• Gestión de oleoductos 

Aplicaciones de LTE-M 

• Dispositivos inteligentes para llevar puestos 
• Seguimiento de pacientes y asistencia sanitaria inteligente 
• Seguimiento de activos 
• Aplicaciones para ciudades inteligentes 
• Sensores de baja densidad 

Conclusión 

En este artículo, investigamos brevemente las diferencias entre NB-IoT y LTE-M e identificamos su importancia en diferentes rangos de aplicaciones IoT masivas. La decisión entre elegir entre estos dos depende exclusivamente de la naturaleza y los requisitos específicos de la aplicación que nos interese. En conclusión, NB-IoT es ideal para aplicaciones estacionarias y LTE-M para dispositivos en movimiento.